水轮机调节的基本概念和微机调速器讲座

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1、水轮机调节的基本概念和数字式（微机）电液调速器1水轮机调节的基本概念和数字式（微机）电液调速器一.水轮机调节的基本概念二.水轮机数字式（微机）电液调速器三.微机调节器四.机械液压系统五.微机调速器故障分析及对策六.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势七.思考题2一.水轮机调节的基本概念1.水轮机调节的任务2.水轮机调节系统3.水轮机调节系统的动态和静态特性31.水轮机调节的任务维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求；完成调度下达的功率指令，调节水轮机组有功功率，满足电网二次调频(AGC)要求；完成机组开机、停机、

2、紧急停机等控制任务；执行计算机监控系统的调节及控制指令。42.水轮机调节系统系统结构：图1-1水轮机调节系统的结构图5系统特点：操作力大——需要经液压放大操作接力器水流惯性：机械惯性：系统复杂、非线性特性手动水轮机调节比例操作—输出与输入成比例，及时反映偏差，与时间无关；超前操作—输出与输入的变化速度成比例，反映偏差的变化率，与时间有关；积分操作—输出等于输入的累加，与时间有关；只有输入为零，输出才保持常数；63.水轮机数字式（微机）调速器机械液压/电气液压/数字式（微机）电液调速器缓冲式PID结构图1-2电气液压调速器(P

3、ID)结构图7PID结构：图1-3微机调速器结构图8◆水轮机调节系统的静态和动态特性技术标准GB/T9652.11997GB/T9652.21997静态特性静态特性：水轮机调节系统静态特性水轮机调节系统静态特性9永态差值系数：静速死区：图1-6转速死区ix◆水轮机调节系统的静态和动态特性10随动系统不准确度：图1-7随动系统不准确度ia◆水轮机调节系统的静态和动态特性11◆水轮机调节系统的静态和动态特性GB/T9652.1—1997主要静态特性指标调速器类型项目大型中型小型特小型电调机调电调机调电调机调转速死区/%ix≤0.0

4、4（0.02）≤0.10≤0.08（0.06）≤0.15≤0.10≤0.18≤0.20轮叶随动系统不准确度/ia%≤1.5／bp整定范围bp=0~bPM，最小值不大于0.1%，最大值bPM不小于8%12动态特性调速器PID特性：阶跃输入响应特性：图1-8PID调节器的阶跃输入响应特性◆水轮机调节系统的静态和动态特性13◆水轮机调节系统的静态和动态特性速动时间常数Tx=bt×Td速动时间常数Tx的物理含义是：在bp=0的条件下，若取频率变化相对值为x=1.0，则接力器走全行程的时间就是速动时间常数Tx，它在数值上等于积分增益K

5、I的倒数，也等于暂态差值系数bt与缓冲装置时间常数Td的乘积。14◆水轮机调节系统的静态和动态特性接力器响应时间常数Ty图1-9接力器响应时间常数Ty15调速器前向通道放大倍数的整定图1-10随动系统对单位阶跃输入的响应特性◆水轮机调节系统的静态和动态特性16◆水轮机调节系统的静态和动态特性曲线1的相对阻尼系数，无超调，但过程缓慢；曲线3的相对阻尼系数，初始段反应快，但有过大的超调；曲线2的相对阻尼系数，有较理想的响应特性，其超调量约为3%。所以，应选择、调整开环放大系数Kop（也就调整了Ty），使随动系统对阶跃输入的响应特性

6、具有3%～5%的超调量。IEC61362标准推荐：导叶接力器Ty=0.1～0.25s；桨叶接力器Ty=0.2～0.8s；冲击式折向器Ty=0.1～0.15s。在我国一般推荐：导叶接力器Ty=0.1～0.2s；桨叶接力器的Ty取为导叶接力器Ty的2～3倍。17◆水轮机调节系统的静态和动态特性调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性指标①手动空载工况（发电机励磁在自动方式下工作）运行时，水轮发电机组转速摆动相对值对大型调速器来说不得超过0.2%；对中、小型和特小型调速器来说均不得超过0.3%。当调速器控制水轮发电机组在空

7、载工况自动运行时，在选择调速器运行参数时，待稳定后所记录3min内的转速摆动值应满足下列要求：对于大型电气液压调速器，不超过0.15%；对于大型机械液压调速器和中、小型调速器，不超过0.25%；对于特小型调速器，不超过0.3%。②如果机组手动空载时的转速摆动相对值大于规定值（见上），那么其自动空载转速摆动相对值不得大于相应手动空载转速摆动相对值。18◆水轮机调节系统的静态和动态特性机组甩负荷后应保证的动态品质①甩100%额定负荷后：在转速变化过程中，超过3%额定转速以上的波峰不超过两个；GB/T9652.1—1

8、997规定：从接力器第一次向开启方向移动到机组转速摆动值不超过0.5%为止所经历的时间应不大于40s。IEC61362《水轮机控制系统技术规范导则》规定：在甩负荷中，若记从甩负荷开始至出现最大转速上升值为止的时间为tM，记从甩负荷开始到机组转速摆动值不超过1.0%为止的时